項(xiàng)目4三相交流電

1、【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】1.了解三相電源和三相負(fù)載的連接方式。了解三相電源和三相負(fù)載的連接方式。 2.了解對(duì)稱三相正弦電路線電壓與相電了解對(duì)稱三相正弦電路線電壓與相電壓、線電流與相電流的關(guān)系。壓、線電流與相電流的關(guān)系。3.了解三相正弦穩(wěn)態(tài)電路功率的計(jì)算。了解三相正弦穩(wěn)態(tài)電路功率的計(jì)算?！炯寄苣繕?biāo)】【技能目標(biāo)】1.會(huì)認(rèn)識(shí)和區(qū)分三相電源和單相電源。會(huì)認(rèn)識(shí)和區(qū)分三相電源和單相電源。2.會(huì)測(cè)量三相電路的線電壓與相電壓。會(huì)測(cè)量三相電路的線電壓與相電壓。返回主目錄項(xiàng)目項(xiàng)目4 4 認(rèn)識(shí)三相正弦交流電路認(rèn)識(shí)三相正弦交流電路 任務(wù)任務(wù)4.1 三相正弦交流電的認(rèn)識(shí)三相正弦交流電的認(rèn)識(shí) 電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕

2、大多數(shù)是三相制，電力系統(tǒng)所采用的供電方式，絕大多數(shù)是三相制，工業(yè)用的交工業(yè)用的交 流電動(dòng)機(jī)大都是三相交流電動(dòng)機(jī)，單相交流電動(dòng)機(jī)大都是三相交流電動(dòng)機(jī)，單相交流電則是三相交流電中的一相。流電則是三相交流電中的一相。 三相交流電在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中獲得廣泛的應(yīng)用，這是三相交流電在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中獲得廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)槿嘟涣麟姳葐蜗嘟涣麟娫陔娔艿漠a(chǎn)生、輸送和因?yàn)槿嘟涣麟姳葐蜗嘟涣麟娫陔娔艿漠a(chǎn)生、輸送和應(yīng)用上具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用上具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。 例如例如:在電機(jī)尺寸相同的條件下，三相發(fā)電機(jī)的輸在電機(jī)尺寸相同的條件下，三相發(fā)電機(jī)的輸出功率比單相發(fā)電機(jī)高出功率比單相發(fā)電機(jī)高50%左右；在電能輸送距離和左右；在

3、電能輸送距離和輸送功率一定時(shí)，采用三相制比單相制要節(jié)省大量的輸送功率一定時(shí)，采用三相制比單相制要節(jié)省大量的有色金屬。有色金屬。 三相用電設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)三相用電設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)。方便等特點(diǎn)。 以對(duì)稱三相電源向負(fù)載供電的電路稱為三相電路，以對(duì)稱三相電源向負(fù)載供電的電路稱為三相電路，其組成包括對(duì)稱三相電源、三相負(fù)載和三相傳輸控制其組成包括對(duì)稱三相電源、三相負(fù)載和三相傳輸控制環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。4.1.1 三相交流電的產(chǎn)生三相交流電的產(chǎn)生1. 三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生三相交流電 三相交流發(fā)電機(jī)示意圖三相交流發(fā)電機(jī)示意圖 三相交流電的波形圖和

4、相量圖三相交流電的波形圖和相量圖 2. 三相交流電的相序三相交流電的相序sinUmuUtsin(120 )VmuUtsin(240 )WmuUt0WVUuuu幅值相等、頻率相同，彼此間互差幅值相等、頻率相同，彼此間互差120的三相電壓，的三相電壓，稱為三相對(duì)稱電壓。顯然它們的瞬時(shí)值之和為零，即：稱為三相對(duì)稱電壓。顯然它們的瞬時(shí)值之和為零，即： 3.3.三相交流電源的連接三相交流電源的連接 三相發(fā)電機(jī)有三個(gè)獨(dú)立的繞組，通常是將發(fā)電機(jī)的三相發(fā)電機(jī)有三個(gè)獨(dú)立的繞組，通常是將發(fā)電機(jī)的三相繞組接成星形三相繞組接成星形(Y)，有時(shí)也接成三角形，有時(shí)也接成三角形()。（1）三相電源的三相電源的星形星形(Y)

5、連接連接把發(fā)電機(jī)三個(gè)對(duì)稱繞組的末端接在一起組成一個(gè)公共點(diǎn)把發(fā)電機(jī)三個(gè)對(duì)稱繞組的末端接在一起組成一個(gè)公共點(diǎn)N，為星形連接，為星形連接， 相電壓：相線與中性相電壓：相線與中性線之間的電壓，分別用線之間的電壓，分別用“uU、u V、uW”表示。表示。線電壓：兩根相線之線電壓：兩根相線之間的電壓，分別用間的電壓，分別用“uUV、uVW、uWU”表示。表示。三相電源星形連接三相電源星形連接三相電源星形連接的電壓關(guān)系：三相電源星形連接的電壓關(guān)系：3PLUU3在星形連接時(shí)，線電壓的有效值在星形連接時(shí)，線電壓的有效值UL是相電壓有效值是相電壓有效值UP的的 倍，即：倍，即：并且這三個(gè)線電壓相量分別超前于相應(yīng)相

6、電并且這三個(gè)線電壓相量分別超前于相應(yīng)相電壓相量壓相量30。（2）三相電源的三角形（）連接三相電源的三角形（）連接三相電源三角形連接三相電源三角形連接 將發(fā)電機(jī)繞組的一相末端與另一相繞組的首端依次相將發(fā)電機(jī)繞組的一相末端與另一相繞組的首端依次相連接，就成為三角形連接。連接，就成為三角形連接。 三角形接法中的電壓電流關(guān)系三角形接法中的電壓電流關(guān)系 在三相電源電壓對(duì)稱時(shí)，在三相電源電壓對(duì)稱時(shí)，uA +uB +uC=0。 這表明三角形回路中合成電壓等于零，即這個(gè)這表明三角形回路中合成電壓等于零，即這個(gè)閉合回路中沒(méi)有電流。閉合回路中沒(méi)有電流。 在三角形連接時(shí)，線電壓與相電壓相等，即：在三角形連接時(shí)，線電

7、壓與相電壓相等，即：ULUP。一般發(fā)電機(jī)的三相繞組都接成星形，而不接一般發(fā)電機(jī)的三相繞組都接成星形，而不接成三角形。成三角形。4.1.2 三相負(fù)載三相負(fù)載 交流用電設(shè)備分為單相和三相兩大類。交流用電設(shè)備分為單相和三相兩大類。 一些小功率的用電設(shè)備例如電燈、各種家用電器等，都使一些小功率的用電設(shè)備例如電燈、各種家用電器等，都使用單相電，稱為單相負(fù)載。用單相電，稱為單相負(fù)載。 工廠的大型用電設(shè)備，一般都使用三相電，如三相交流電工廠的大型用電設(shè)備，一般都使用三相電，如三相交流電動(dòng)機(jī)等。動(dòng)機(jī)等。 三相用電設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三部分，根據(jù)需要可接成星形三相用電設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三部分，根據(jù)需要可接成星形（Y）

8、或三角形（）或三角形（），稱為三相負(fù)載。），稱為三相負(fù)載。 三相負(fù)載接入電源時(shí)應(yīng)遵守兩個(gè)原則：三相負(fù)載接入電源時(shí)應(yīng)遵守兩個(gè)原則：是加于負(fù)載的電是加于負(fù)載的電壓必須等于負(fù)載的額定電壓，二是應(yīng)盡可能的使電源的各相負(fù)壓必須等于負(fù)載的額定電壓，二是應(yīng)盡可能的使電源的各相負(fù)載均勻和對(duì)稱，從而使三相電源供電趨于平衡。載均勻和對(duì)稱，從而使三相電源供電趨于平衡。 1.1.三相負(fù)載的星形（三相負(fù)載的星形（Y）連接）連接星形接線時(shí)，線電流就是相電流，即：星形接線時(shí)，線電流就是相電流，即： IL= IP 圖圖4.4 三相四線制電路三相四線制電路（1）三相對(duì)稱負(fù)載）三相對(duì)稱負(fù)載 三相負(fù)載完全相同，這種三相負(fù)載稱為三相

9、三相負(fù)載完全相同，這種三相負(fù)載稱為三相對(duì)稱負(fù)載。對(duì)稱負(fù)載。 此時(shí)三個(gè)相電流相等，各相電壓與電流間的此時(shí)三個(gè)相電流相等，各相電壓與電流間的相位差也相同，即三個(gè)相電流之間的相位互差相位差也相同，即三個(gè)相電流之間的相位互差120。因此，三相電流也是對(duì)稱的。因此，三相電流也是對(duì)稱的。 此時(shí)中線電流此時(shí)中線電流IN為零。既然中性線沒(méi)有電流，為零。既然中性線沒(méi)有電流，它就不起作用，因此可以把中性線去掉。它就不起作用，因此可以把中性線去掉。 三相交流電機(jī)就是三相對(duì)稱負(fù)載三相交流電機(jī)就是三相對(duì)稱負(fù)載（2）不對(duì)稱三相負(fù)載電路）不對(duì)稱三相負(fù)載電路 在實(shí)際的三相電路中，負(fù)載是不可能完全對(duì)稱的。在實(shí)際的三相電路中，負(fù)

10、載是不可能完全對(duì)稱的。對(duì)于星形連接，只要有中性線，負(fù)載的相電壓總是對(duì)對(duì)于星形連接，只要有中性線，負(fù)載的相電壓總是對(duì)稱的。此時(shí)各相負(fù)載都能正常工作，只是這時(shí)的各相稱的。此時(shí)各相負(fù)載都能正常工作，只是這時(shí)的各相電流不再對(duì)稱，中性線電流也不再為零。電流不再對(duì)稱，中性線電流也不再為零。 在負(fù)載不對(duì)稱的三相三線制電路中，電源與負(fù)載的在負(fù)載不對(duì)稱的三相三線制電路中，電源與負(fù)載的中點(diǎn)中點(diǎn) 電位不再等，而且三相中有的相電壓高，有的相電電位不再等，而且三相中有的相電壓高，有的相電壓低，這將影響負(fù)載的正常工作，甚至燒壞負(fù)載。壓低，這將影響負(fù)載的正常工作，甚至燒壞負(fù)載。 在三相四線制供電的不對(duì)稱電路中，為了保證負(fù)載

11、在三相四線制供電的不對(duì)稱電路中，為了保證負(fù)載的相電壓對(duì)稱，中性線不允許接入開(kāi)關(guān)和熔斷器。以免的相電壓對(duì)稱，中性線不允許接入開(kāi)關(guān)和熔斷器。以免中性線斷開(kāi)造成各個(gè)負(fù)載電壓不對(duì)稱。中性線斷開(kāi)造成各個(gè)負(fù)載電壓不對(duì)稱。2.三相負(fù)載的三角形（三相負(fù)載的三角形（ ）連接）連接三相負(fù)載的三角形接法三相負(fù)載的三角形接法 對(duì)稱三角形負(fù)載的電壓和電流關(guān)系 當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，由于電源電壓是對(duì)稱的，所當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)，由于電源電壓是對(duì)稱的，所以相電壓是對(duì)稱的。以相電壓是對(duì)稱的。 此時(shí)的線電流也是對(duì)稱的，且對(duì)稱三角形負(fù)此時(shí)的線電流也是對(duì)稱的，且對(duì)稱三角形負(fù)載的線電流落后于相應(yīng)的相電流載的線電流落后于相應(yīng)的相電流30，而線電流，而

12、線電流的有效值的有效值Il是相電流有效值是相電流有效值IP的的 倍，即：倍，即： 3PlII3 三角形負(fù)載不對(duì)稱的電壓和電流關(guān)系三角形負(fù)載不對(duì)稱的電壓和電流關(guān)系 當(dāng)三角形負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相電流將不對(duì)稱，當(dāng)三角形負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，各相電流將不對(duì)稱，而各線電流也將不對(duì)稱，其各相電流與各線電流而各線電流也將不對(duì)稱，其各相電流與各線電流就不再是就不再是 倍的關(guān)系，倍的關(guān)系， 3【知識(shí)拓展】電力系統(tǒng)低壓供電為什么要采用三【知識(shí)拓展】電力系統(tǒng)低壓供電為什么要采用三相四線制相四線制(380/220伏伏)？ 采用三相四線制低壓供電的主要原因采用三相四線制低壓供電的主要原因1.對(duì)于動(dòng)力電負(fù)載和照明電負(fù)載混合用時(shí)供電方便。三相對(duì)于動(dòng)力電負(fù)載和照明電負(fù)載混合用時(shí)供電方便。三相電動(dòng)機(jī)為對(duì)稱三相負(fù)載，需要有三相電源，而采用三電動(dòng)機(jī)為對(duì)稱三相負(fù)載，需要有三相電源，而采用三相四線制就好象有三個(gè)單獨(dú)電源（每一相電源可單獨(dú)相四線制就好象有三個(gè)單獨(dú)電源（每一相電源可單獨(dú)對(duì)每相負(fù)載供電）。對(duì)每相負(fù)載供電）。2.單相負(fù)載接在三相電路上時(shí)，雖然力求每相負(fù)載均勻分單相負(fù)載接在三相電路上時(shí)，雖然力求每相負(fù)載均勻分布，但在實(shí)際使用時(shí)不可能達(dá)到，這就事實(shí)上成為三布，但在實(shí)際使用時(shí)不可能達(dá)到，這就事實(shí)上成為三相不對(duì)稱電路，為使照明等單相負(fù)載兩端取得的電壓相不對(duì)稱電